铁 冶炼_铁的冶炼高考

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁的冶炼原理

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。

高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风，喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。

高炉内的还原气体产生于风口前的燃料燃烧，这一过程产生了两大运动流：一个是上升的热煤气流，一个是下降的炉料流（铁矿石、焦炭、熔剂等）。高炉内的一切反应均发生于煤气和炉料的相向运动和相互作用之中。它包括炉料的加热、蒸发、挥发和分解；铁及其它元素的还原；炉料中非铁氧化物的熔化、造渣和生铁的脱硫；铁的渗碳及生铁的形成；炉料和煤气之间的热交换等等，是一系列物理化学反应过程的总和。

高炉炼铁是一个复杂的过程。它使用的原料有铁矿石、石灰石和焦炭。在高炉内发生的反应主要分三部分，第一部分是制备还原剂的过程，第二部分是冶铁的主要原理，第三部分是除去杂质，形成炉渣的过程。但高炉冶炼出的铁并不纯，还含有少量的杂质，因此被称为生铁。

炼铁时将原料铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例分层加入高炉（炼铁炉）中，被热风炉加热过的大量富氧空气从进风口吹入高炉，使焦炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳再与上层炽热的焦炭反应还原成一氧化碳。

一氧化碳从炉顶加入并与不断下降的铁矿石发生反应。其中铁的氧化物逐步被还原成液态的铁，俗称铁水。被还原出来的液态铁积累到一定程度后，由炉底放出。

而炼铁时加入的石灰石起造渣作用，目的是使铁矿石中熔点很高的脉石（其主要成分是二氧化硅）与石灰石反应，生成浮于铁水之上的硅酸钙等，形成炉渣而与铁水分离。

中国高炉炼铁

高炉炼铁现状

中国的高炉炼铁行业以近于饱和，尽管有着世界最高的产量，但不论是生产成本还是经济收益都差于世界水平，从而导致在世界市场的竞争力不足，对高炉炼铁的可持续发展铺满障碍。

其中先进的高炉炼铁厂与落后的高炉炼铁厂共存，并且中小型高炉过多，存在着不符合规定的高炉炼铁厂，在生产上无法做到低成本、低消耗、低污染，无视市场的饱和状态，最终导致供大于求，成品低廉。由于这种不良的市场环境，使得中国的高炉炼铁在环保能源问题上存在缺陷。

而我国也作出了相应的对策：为化解过剩的产能，在 2016 年各种政策方案相继颁布，大力推进供给侧结构性改革，使钢铁价格稍有回升，不过并未能解决产量过剩这一问题，在经济收益上稍有改观，根本问题却依然存在。

技术指标

由我国的行业标准规定大于 4000m3高炉为大型高炉，而大型高炉生产率是小型高炉的数倍，所以我国的大型高炉为高炉炼铁技术起到了带动作用。

在其中大高炉的平均炉容约为 4568.75m3，平均利用系数约为 2.085t/(m3.d). 大高炉的平均焦比与煤比分别为 349.4kg/t、159.76kg/t，平均富氧率为 3.36%。

由于中国的矿石品位较低，因此为保证大型高炉的稳定性，大多采用外国进口的原料，其中烧结矿、球团矿和块矿的比例为约为 71.5%、19.7%、8.7%。我国包括中小型高炉在内的燃料比为 539.72kg/t 焦比和煤比分别为 361.02kg/t、141.72kg/t，风温为 1153.96℃。

而国外先进水平的燃料比均低于 500kg/t。

以上内容参考：科普中国-铁是怎样炼成的——高炉炼铁

以上内容参考：百度百科-高炉炼铁